单层工业厂房的结构组成概述
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单层工业厂房总体方案1 概述单层工业厂房主要由横向和纵向结构系统组成。
横向结构系统是排架,它承受屋面荷载、风荷载、吊车荷载或地震作用。
纵向结构系统由厂房柱、托架(托梁)、柱间支撑、墙梁、吊车梁、吊车制动梁以及辅助桁架等组成,它的作用是保证厂房结构纵向的几何不变性和构件的稳定性,以及承受山墙风载、吊车纵向刹车力、温度作用或地震作用等。
图1 单层工业厂房透视图单层工业厂房柱网布置一般由工艺确定。
柱的位置应与生产流程及设备布置(包括设备基础、地下管沟、工业炉基础)相协调,有时还需要考虑厂房扩建和设备更新的要求。
另外,厂房应具有必要的横向刚度,尽可能将柱布置在同一横向轴线上,以便与屋架(屋面梁)形成横向排架。
为了便于设计、制作与安装,柱距应尽量统一,但这一点往往与工艺要求相冲突,另外还有经济柱距的问题,在下文做初步探讨。
另外,工业厂房为了满足工艺要求,有时需要局部抽柱,一般抽柱后柱距大于30m时,为了不设托架(托梁)减小用钢量,通常在吊车梁系统上设置摇摆柱支撑屋架(屋面梁),将屋盖荷载传到吊车梁上,最终通过柱子传到基础。
在排架柱的几何尺寸中,应注意上柱边缘距吊车端部净尺寸C值,当上柱不设人孔,需要从柱子侧边通行时,C≥550mm(应根据吊车实际端距尺寸校核);当上柱设人孔,穿柱通行时,C≥100mm,同时,柱截面高度需要≥800mm,一般取900mm,人孔400mm宽,2000mm高。
另外,吊车顶部距屋架(屋面梁)下边净距h一般大于等于400mm。
这里需注意,有时屋面梁的高度较小,屋面检修葫芦的轨底标高按照上面h=400mm确定后,葫芦钢丝绳的起吊高度不够,这时可以通过缩短葫芦运行范围或抬高柱顶标高来提升葫芦的轨底标高,需与工艺、建筑专业协商解决。
图2 排架局部几何尺寸在厂房墙皮系统中,厂房纵墙皮柱利用吊车梁辅助桁架本身刚度和承载力大的特点通常支撑在辅助桁架上,下端与地坪用卡键固定,地坪只承担水平荷载,没有竖向荷载。
2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是:●通过课程设计,掌握工业建筑设计的特点,装配式混凝土排架的受力特点;●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径,掌握厂房抗力构件的形式及组成方案;●掌握装配式结构中标准构件的选型;●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法;●正确理解和运用构造措施,保证结构正常工作条件;●掌握表达设计意图的正确方法,包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。
2.1 结构类型和结构体系方案设计:●确定结构类型和结构体系;●结构布置;●构件选型。
结构类型:●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系:●排架结构:由屋架或屋面梁、柱和基础组成,柱顶与屋架铰接,柱底与基础顶面固接。
适用范围:跨度可超过30m,高度可达20~30m或更大,吊车吨位可达150t甚至更大。
刚架结构:由横梁、柱和基础组成。
柱顶与横梁刚接,为同一构件,柱底与基础一般为铰接,有时也采用刚接。
如二铰门架(门架顶点为刚接)、三铰门架(门架顶点为铰接)。
适用范围:无吊车或吊车吨位不超过10t,跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。
2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成(图2.2.1)排架柱顶以上部分各构件,包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。
屋盖结构体系:●无檩屋盖结构体系:由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成,有时还包括天窗架和托架。
●有檩屋盖结构体系:由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。
单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。
2、纵、横向平面排架●横向平面排架(图 2.2.2),由横梁(屋架或屋面梁)和横向柱列(包括基础)所组成,是厂房的基本承重结构。
●纵向平面排架(图 2.2.3),由连系梁、吊车梁、纵向柱列(包括基础)和柱间支撑等组成。
围护结构包括:纵墙、横墙(山墙)、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。
2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载(恒荷载):包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。